DE69207488T2

DE69207488T2 - Andruckrollensteuerung für einen Drucker

Info

Publication number: DE69207488T2
Application number: DE69207488T
Authority: DE
Inventors: William Donald Goodwin; Stanley Ward Stephenson
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1991-06-07
Filing date: 1992-06-03
Publication date: 1996-07-25
Anticipated expiration: 2012-06-04
Also published as: US5152618A; EP0517625A3; DE69207488D1; EP0517625B1; JPH05155076A; EP0517625A2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Techniken zum Steuern von um den Umfang einer Schreibwalze eines Druckers herum angeordneten Andruckrollen und zum Andrücken derselben außerhalb des Druckvorgangs an die Schreibwalze bzw. während des Druckvorgangs an ein auf der Schreibwalze befindliches Printmedium.
Schreibwalzen werden in verschiedenen Druckvorrichtungen dafür eingesetzt&sub1; ein Printmedium (zum Beispiel Papier) während des Erzeugens des gewünschten Texts und/oder der gewünschten Bilder durch die Druckvorrichtung auf dem Printmedium abzustützen. Normalerweise weisen Schreibwalzen eine biegesteife, zylindrische mittlere Welle und eine die äußere Fläche der Welle umgebende halbsteife, nachgiebige Schreiboberfläche auf. Die nachgiebige Schreiboberfläche besteht aus einem Material oder einer Materialzusammensetzung, das bzw. die durch ausreichende Reibung sicherstellt, daß sich das Printmedium mit der Drehung der Schreibwalze um deren Längsachse mitbewegt. Bei Schreibmaschinen wählt man die halbsteife nachgiebige Schreiboberfläche darüber hinaus im Hinblick auf die erwünschte Schalldämpfung und möglichst geringe Verformung beim Auftreffen der die Zeichen erzeugenden Typen auf das Printmedium aus. Hierzu siehe zu Beispiel US-A-731.834, US-A- 4.900.175 und den Artikel "Rigid foam platen" von G.A. Duggins et al., erschienen in IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 17, Nr. 4, September 1974, Seite 1115.
Schreibwalzen werden auch in anschlagfreien Druckern, z.B. Tintenstrahldruckern, eingesetzt. Anschlagfreie Drucker nennt man so, weil ihr Druckmechanismus das Papier oder Printmedium nicht berührt. Tintenstrahldrucker zum Beispiel arbeiten mit elektrisch geladenen Tintentröpfchen, die zwischen elektrisch geladenen, die Tintentröpfchen leitenden Ablenkplatten versprüht werden und das gewünschte Bild auf dem auf der Schreibwalze vorhandenen Printmedium ausbilden. Thermodrucker dagegen arbeiten normalerweise mit einem spezialbeschichteten, wärmeempfindlichen Printmedium, zum Beispiel Papier, das sich zwischen einer Schreibwalze und einem Thermodruckkopf bewegt. Der Thermodruckkopf umfaßt zum Beispiel eine lineare Anordnung von (einzelne Pixel ausbildenden) Heizelementen, die unter einem vorbestimmten Druck an das wärmeempfindliche Printmedium angelegt werden. Dann werden die Heizelemente so aktiviert, daß sie jedem Pixelbereich eine vorbestimmte Wärmemenge zuführen. Die von den einzelnen aktivierten Heizelementen gelieferte Wärme reagiert mit dem darunter befindlichen wärmeempfindlichen Printmedium derart, daß ein einzelnes Pixel des gewünschten Bildes ausgebildet wird. Zum Erzeugen der nächsten Pixelzeile des gewünschten Bildes wird die Schreibwalze mit dem darauf befindlichen Printmedium um eine vorbestimmte Wegstrecke am Thermodruckkopf vorbei weiterbewegt. Bei manchen wärmeempfindlichen oder Thermo- Papieren ist auf dem Papier eine aus bestimmten Komponenten bestehende wärmeempfindliche Schicht vorgesehen, wie dies in dem Artikel "Mechanisms of Color Formation On Thermosensitive Paper" von A. Igarashi et al. in Advances In Non- Impact Printing Technologies For Computer and Office Applications, herausgegeben von J. Gaynor, Van Nostrand Reinhold Company, 1982, Seiten 886-892, erläutert ist. Die nachfolgende vorbestimmte Erwärmung der einzelnen Pixel (mittels eines am Thermodrucker vorgesehenen Heizelements) verändert die Lichtabsorptionseigenschaften der wärmeempfindlichen Schicht.
Bei manchen Thermodruckern wird einer Schreibwalze ein Farbempfangselement zugeführt und dann ein Farbträgerband mit dem Farbempfangselement in Anlage gebracht. Mit der Drehung der Schreibwalze gelangen das Farbempfangselement und das Farbträgerband unter den Thermodruckkopf. Durch die vom Thermodruckkopf gelieferte Wärme wird eine vorbestimmte Menge der Farbe vom Farbträgerband auf das Farbempfangselement übertragen. Das Farbempfangselement und das Farbträgerband werden sooft schrittweise weitergeschaltet, bis eine vollständige Bildschicht aufgebracht ist. Bei diesen Anwendungen kann ein Aufbringen mehrerer Farbschichten auf das Farbempfangselement erforderlich sein, zum Beispiel zum Erzeugen von Halbton-Farbbildern nach dem Sublimationsverfahren. Die Gesamtbildqualität bei mehrfachen, einander überlagerten Farbschichten hängt ab vom passergenauen Aufbringen der einzelnen Farbschichten relativ zu den anderen sich jeweils überlagernden Schichten.
In der Veröffentlichung "Pulse Count Modulation: A Novel Head Drive Method For Thermal Printing" von M.D. Fiscella et al., erschienen in Hard Copy and Printing Technologies, Band 1252, SPIE-Konferenz vom 13.114. Februar 1990, Santa Clara, Kalifornien, Seiten 156-167, wird ein von der Eastman Kodak Company entwickelter Halbton-Thermodiffusionsdrucker besprochen, der mit einem impulsdauermodulierten Thermodruckkopfantrieb arbeitet. Beim Druckvorgang wird durch ein Heizelement des Thermodruckkopfs Farbe von einem Spenderblatt in ein Farbempfangselement (zum Beispiel ein harzbeschichtetes Papier) diffundiert und damit ein Pixel des gewünschten Bildes ausgebildet. Beim Thermo-Farbdiffusionsdruck wird die Menge der je Pixel übertragenen Farbe und die optische Dichte des Pixels bestimmt durch die am jeweiligen Heizelement erzeugte Wärmemenge und die Einschaltdauer des Heizelements.
Bei bestimmten Druckern, zum Beispiel Halbton-Thermofarbdiffusionsdruckern, müssen zum Erzeugen des gewünschten Bildes mehrere Farbschichten aufgebracht werden. Deshalb wird nach Aufbringen einer Farbschicht das Farbempfangselement jeweils zur Aufnahme einer nachfolgenden Farbschicht wieder in eine Ausgangspositon zurücktransportiert. Um eine optimale Bildqualität zu erzielen, sollen die einzelnen aufeinanderfolgenden Farbschichten sich jeweils präzise überlagern. Da die bekannten Schreibwalzen normalerweise eine Elastomeroberfläche aufweisen, ergeben sich aus der Rücktransportbewegung gewisse Passerdifferenzen.
Außerdem ist es bei bestimmten Druckern erwünscht, den Durchmesser der drehbaren Schreibwalze so klein wie möglich auszubilden. Bei mit einem Elastomerüberzug versehenen Schreibwalzen kleinen Durchmessers ist es normalerweise nicht möglich, das Farbempfangselement auf der Schreibwalze fest aufzuspannen, da ja der Umfang der Schreibwalze kleiner ist als die Höhe des zu druckenden Bildes. Bei einer ersten bekannten Ausführungsform, die mit elastomerbeschichteten Schreibwalzen kleinen Durchmessers arbeitet, wird das Farbempfangselement in Querrichtung zur Schreibwalze in eine Ausgangsposition gebracht und die Farbschicht entlang des Farbempfangselements aufgebracht. Bei jedem nachfolgenden Farbschichtauftrag werden Schreibwalze und Farbempfangselement um denselben Betrag oder Drehwinkel zurückgedreht, um den sie während des Druckens der jeweiligen vorausgehenden Farbschicht weitergedreht worden waren. Es hat sich gezeigt, daß bei dem beschriebenen Verfahren, bei dem die Walze zurückgedreht wird, das Farbempfangselement nicht jedesmal wieder exakt dieselbe Ausgangsposition einnimmt. Diese Passerdifferenzen sind bedingt durch die Nachgiebigkeit der Elastomerschicht der Schreibwalze.
Bei einer zweiten bekannten Ausführungsform, die mit einer Schreibwalze kleinen Durchmessers arbeitet, wird die Bewegung des Farbempfangselements durch äußere Druckwalzen mit harter Oberfläche und Kapstanantrieb gesteuert, die die bei Druckern mit rücklaufenden Schreibwalzen auftretenden Passerdifferenzen verringern. Die zusätzlichen Kapstan- Druckwalzen machen jedoch die Gesamtvorrichtung unnötig komplizierter und teurer. Außerdem entsteht bei diesen Druckvorrichtungen ein großer unbedruckter Bereich auf dem Farbempf angselement, der zumindest dem Abstand zwischen dem Druck-"Spalt" (der Anlagestelle zwischen Farbempfangselement, Schreibwalze und Thermodruckkopf) und dem Kapstan-"Spalt" (der Anlagestelle zwischen Farbempfangselement und externer Kapstanwalze) entspricht.
Bei den meisten Druckern werden in einem oder mehreren Bereichen um die Schreibwalze herum Andruckrollen eingesetzt, die während des Druckvorgangs eine Kraft auf das Printmedium und dadurch auf das nachgiebige Material der Schreibwalze ausüben. Nach Abschluß des Druckvorgangs verbleibt jedoch, wenn die Andruckrolle in ständiger Zwangsanlage an der nachgiebigen Schreibwalze bleibt, in dem betreffenden Bereich eine bleibende Verformung oder Vertiefung zurück. Bei nachfolgenden Druckvorgängen ist dann in dem auf dem Printmedium im Bereich der Vertiefung erzeugten Bild ein deutlicher Dichteverlust festzustellen. Um diesen Dichteverlust zu vermeiden, sind bei bekannten Druckern Mechanismen vorgesehen, die die Andruckrollen in den Zeiten zwischen den Druckvorgängen von der Schreibwalze abheben, um die Ausbildung von Vertiefungen in der Schreibwalze zu vermeiden.
GB-A-2.207.887 beschreibt Andruckrollenanordnungen bei Thermodruckern. Keiner der dort beschriebenen Vorschläge löst jedoch die vorstehend beschriebenen Probleme.
Es besteht der Wunsch nach einem einfachen und preiswerten Drucker, der unter Vermeidung der Notwendigkeit eines Kapstanwalzenmechanismus gute Passergenauigkeit ergibt und die Ausbildung von Vertiefungen in der Schreibwalze verhindert.
Die in Anspruch 1 beschriebene Erfindung richtet sich auf die Bereitstellung eines einfachen und preiswerten Druckers, (1.) der die Ausbildung bleibender Verformungen oder Vertiefungen in der Schreibwalze in den Zeiten zwischen den Druckvorgängen vermeidet, (2.) bei dem kein Mechanismus erforderlich ist, der die Andruckrollen zwischen den Druckzeiten abhebt und (3.) bei dem die Andruckrollen auf das auf der Schreibwalze vorhandene Printmedium eine ausreichende Kraft ausüben, um während des Druckvorgangs eine gute Passergenauigkeit zwischen mehreren Farbschichten eines Vollbildes zu gewährleisten. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Druckmechanismus zur Wiedergabe eines Bildes auf einem Printmedium. Der Druckmechanismus umfaßt eine drehbare, zylindrische Schreibwalze zum Abstützen des darauf aufliegenden Printmediums, auf dem das Vollbild erzeugt werden soll, und mindestens eine drehbare zylindrische Andruckrolle. Jede Andruckrolle weist eine im wesentlichen parallel zur Längsachse der Schreibwalze verlaufende Längsachse auf. Die Schreibwalze umfaßt eine sich entlang der Längsachse der Schreibwalze erstrekkende starre Welle, eine zylindrische Elastomerschicht mit vorgegebener axialer Nachgiebigkeit, die um einen mittleren Längsabschnitt der starren Welle aufgebracht ist, einen ersten starren, zylinderförmigen Abstandshalter, der mit der Welle und der einen Stirnseite der Elastomerschicht fest verbunden ist, sowie einen zweiten, starren, zylinderförmigen Abstandshalter, der mit der starren Welle und der anderen Stirnseite der Elastomerschicht fest verbunden ist. Der Umfang des ersten und des zweiten. Abstandshalters ist jeweils mindestens gleich dem Umfang der ersten bzw. der zweiten Stirnseite der Elastomerschicht. Die mindestens eine drehbare, zylindrische Andruckrolle weist eine sich im wesentlichen parallel zur Längsachse der Schreibwalze erstreckende Längsachse auf. Jede Andruckrolle besteht aus einem unnachgiebigen Material und besitzt ein erstes und zweites, am ersten bzw. zweiten Ende der Andruckrolle angeordnetes Lager sowie Mittel, die die Andruckrollen im wesentlichen radial in Richtung der Oberfläche der Walze drücken. Die Lager sind jeweils in einer im Gehäuse des Druckers ausgebildeten Lagerführung geführt. Die Andruckmittel drücken die Andruckrollen bei nicht vorhandenem Printmedium zwangsweise gegen die Oberfläche der ersten und zweiten Abstandshalter und bei zwischen der Andruckrolle und einem Mittelabschnitt der Elastomerschicht vorhandenem Printmedium eben gegen dieses Printmedium an.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Druckmechanismus ein Thermodrucker, der eine drehbare, zylindrische Schreibwalze zum Abstützen des darauf aufliegenden Printmediums, auf dem ein Vollbild erzeugt werden soll, mindestens eine drehbare, zylindrische Andruckrolle und einen Thermodruckkopf umfaßt. Die Schreibwalze umfaßt eine sich entlang der Längsachse der Schreibwalze erstreckende starre Welle, eine zylindrische Elastomerschicht mit vorgegebener axialer Nachgiebigkeit, die um einen mittleren Längsabschnitt der starren Welle aufgebracht ist, einen ersten starren, zylinderförmigen Abstandshalter, der mit der Welle und der einen Stirnseite der Elastomerschicht fest verbunden ist, sowie einen zweiten, starren, zylinderförmigen Abstandshalter, der mit der starren Welle und der anderen Stirnseite der Elastomerschicht fest verbunden ist. Der Umfang des ersten und des zweiten Abstandshalters entspricht jeweils dem Umfang der ersten bzw. der zweiten Stirnseite der Elastomerschicht. Jede Andruckrolle weist eine sich im wesentlichen parallel zur Längsachse der Schreibwalze erstreckende Längsachse auf. Jede Andruckrolle besteht aus einem unnachgiebigen Material und besitzt ein erstes und zweites, am ersten bzw. zweiten Ende der Andruckrolle angeordnetes Lager sowie Mittel, die die Andruckrollen im wesentlichen radial in Richtung der Oberfläche der Walze drücken. Die Lager sind jeweils in einer im Gehäuse des Druckers ausgebildeten Lagerführung geführt. Die Andruckmittel drücken die Andruckrollen bei nicht vorhandenem Printmedium zwangsweise gegen die Oberfläche der ersten und zweiten Abstandshalter und bei zwischen der Andruckrolle und einem Mittelabschnitt der Elastomerschicht vorhandenem Printmedium eben gegen dieses Printmedium an. Der Thermodruckkopf weist eine Vielzahl von in einer vorgegebenen Weise angeordneten Heizelementen auf. Die Vielzahl der Heizelemente ist so angeordnet, daß sie während des Druckvorgangs das auf der Walze vorhandene Printmedium selektiv berühren.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht von rechts eines erfindungsgemäßen Halbton-Farbdiffusionsthermodruckers;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht des Thermodruckers gemäß Fig. 1, von vorn gesehen und entlang der strichpunktierten Linie 2-2 geschnitten, wobei der Drucker in dem Zustand dargestellt ist, in dem er nicht druckt und in dem sich kein Farbempfangselement zwischen der Schreibwalze und einer Andruckrolle des Druckers befindet;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Druckers gemäß Fig. 1, von vorn gesehen entlang der strichpunktierten Linie 2-2 geschnitten, wobei der Drucker in dem Zustand dargestellt ist, in dem er druckt und in dem sich ein Farbempfangselement zwischen der Schreibwalze und der Andruckrolle befindet;
Fig. 4 eine Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung der Schreibwalze gemäß Fig. 2 und 3; und
Fig. 5 eine teilweise vergrößerte, geschnittene Vorderansicht der linken Seite des Thermodruckers gemäß Fig. 2 und 3, in der ein Durchmesserunterschied zwischen einem zylindrischen Abstandshalter und einer zylindrischen Elastomerschicht der Schreibwalze zu erkennen ist.
Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgerecht.
In Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht des rechten Endes eines Thermodruckkopfs 10 mit Kapstanantrieb für einen erfindungsgemäßen Halbton-Farbdiffusionsthermodrucker dargestellt. Die Vorrichtung 10 umfaßt eine Schreibwalze 12, ein Farbempfangselement (z.B. Papier) 14, eine erste Andruckrolle 16, eine zweite Andruckrolle 18, einen Thermodruckkopf 20 und ein zwischen einem Paar Spulen 24 geführtes Farbträgerband 22. Die Schreibwalze 12 besitzt einen mittleren starren Kern bzw. eine Welle 26 aus Stahl oder einem anderen starren Material, die in einem sich in Längsrichtung erstreckenden mittleren Bereich von einer Schicht 28 eines elastomeren Materials, wie zum Beispiel Silikongummi oder eines Urethanderivats, umgeben ist. An jedem Ende der Welle 26 befindet sich angrenzend an das Ende der Schicht 28 ein Abstandshalter 40 (in Fig. 1 nicht dargestellt), der im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 noch im einzelnen besprochen wird.
Das Farbempfangselement 14 ist um einen Bereich einer Außenfläche der Elastomerschicht 20 der Schreibwalze 12 herumgewickelt, und zwar mindestens in dem Bereich zwischen der ersten und zweiten Andruckrolle 16 und 18 und angrenzend an den Thermodruckkopf 20. Eine erste Seite des Farbträgerbandes 22 wird mit der freiliegenden Oberfläche des Farbempfangselements 14 in Anlage gebracht, wonach der Thermodruckkopf 20 gegen die gegenüberliegende Seite des Farbträgerbandes 22 angepreßt wird. Im folgenden werden das Farbempfangselement 14 und das Farbträgerband 22 zusammen als Druckmedien zum Erzeugen eines gewünschten Bildes auf dem Farbempfangselement 14 bezeichnet.
Jede der Andruckrollen 16 und 18 weist einen sich in Längsrichtung erstreckenden mittleren, starren Bereich 30 (in Fig. 2 und 3 dargestellt) auf, an den sich jeweils am Ende des mittleren Bereichs 30 ein Abschnitt 32 geringeren Durchmessers (in Fig. 2 und 3 dargestellt) anschließt. An jedem der Endbereiche 32 ist ein eigenes Lagerelement 34 vorgesehen, das in einem Schlitz 36 eines Druckergehäuses 38 geführt ist. Der Schlitz ist vorzugsweise radial zur Schreibwalze 12 angeordnet. Durch entsprechende (nicht dargestellte) Mittel wird auf jedes der Lagerelemente 34 eine vorbestimmte Kraft F aufgebracht, die den mittleren Bereich 30 zur Schreibwalze 12 hin drückt.
Im Betrieb wird das Farbempfangselement 14 um mindestens einen Bereich der Außenfläche der Elastomerschicht 28 der Schreibwalze 12, einschließlich des Bereichs unter und zwischen den ersten und zweiten Andruckrollen 16 und 18 und des an den Thermodruckkopf 20 angrenzenden Bereichs, herumtransportiert. Die Andruckrollen 16 und 18, die Elastomerschicht 28 auf der Schreibwalze 12 und ein etwaiger auf das Farbempfangselement 14 ausgeübter Zug halten des Farbempfangselement 14 an der Oberfläche der Elastomerschicht 28 der Schreibwalze 12 in Anlage. Dann wird das Farbträgerband 22 in eine an das Farbempfangselement 14 angrenzende Position gebracht und der Thermodruckkopf 20 an das Farbträgerband 22 angepreßt. Anders ausgedrückt werden die beiden Elemente der Thermodruckmedien, d.h. das Element 14 und das Band 22, durch einen zwischen dem Thermodruckkopf 20 und der Schreibwalze 12 ausgebildeten Druck-"Spalt" (dem Andruckbereich) hindurchgeführt. Der Thermodruckkopf 20 besteht zum Beispiel aus einer Vielzahl (nicht dargestellter) Heizelemente in linearer Anordnung, die gegen des Farbträgerband 22 angepreßt werden. Sobald diese Anordnung gegeben ist, wird der Druckvorgang gestartet.
Während des Druckvorgangs werden die Heizelemente der (nicht dargestellten) linearen Heizelementeanordnung des Thermodruckkopfs 20 jeweils entsprechend der durch ein entlang des Farbempfangselements 14 zu erzeugendes Bild (oder eine zu erzeugenden Farbschicht) vorgegeben Anordnung aktiviert. Im einzelnen kann der Thermodruckkopf 20 eine lineare Anordnung einer Vielzahl von (nicht dargestellten) Widerstandselementen aufweisen, die jeweils selektiv aktiviert werden, so daß beim Durchgang der Thermodruckmedien, d.h. des Elements 14 und des Bandes 22, durch den Druck-"Spalt" unterschiedliche Farbmengen auf das Farbempfangselement 14 übertragen werden. Anders ausgedrückt bewirkt die von den einzelnen Heizelementen gelieferte Wärmemenge, daß eine vorbestimmte Farbmenge vom darunterliegenden Farbträgerband 22 auf das Farbempfangselement 14 übertragen wird. Durch diese Übertragung wird ein einzelnes Bildpixel der Bildschicht auf dem Farbempfangselement 14 ausgebildet. Natürlich wird, wenn ein Heizelement nicht selektiv aktiviert wird, während der Erzeugung des betreffenden Bildpixels auch keine Farbe vom Farbträgerband 22 auf das Farbempfangselement 14 übertragen. Nachdem alle Bildpixel einer Zeile in Querrichtung zum Farbempfangselement 14 ausgebildet sind, werden das Farbempfangselement und das Farbträgerband 22 in der ersten Richtung um einen vorbestimmten Betrag weitertransportiert, so daß die nächste, angrenzende Bildpixelzeile der gesamten Bildschicht in gleicher Weise ausgebildet werden kann. Die Bildschicht eines gewünschten Gesamtbildes ist komplett, wenn alle aneinander angrenzenden Bildpixelzeilen während eines Durchgangs des Farbempfangselements 14 unter dem Thermodruckkopf 20 auf das Farbempfangselement 14 übertragen wurden.
Bei bestimmten Thermodruckern, bei denen zum Beispiel Halbton-Sublimationsfarbbilder ausgebildet werden, müssen zum Erzeugen eines Vollbildes mehrere Bildschichten übereinandergedruckt werden. Bei diesen Thermodruckern muß das Farbempfangselement 14 zurücktransportiert werden, damit die einzelnen aufeinanderfolgenden Bildschichten jeweils den zuvor gedruckten Bildschichten überlagert werden können. Dabei ist natürlich die Qualität des fertigen Bildes abhängig von der Passergenauigkeit, mit der die einzelnen Bildschichten einander überlagert werden.
Beim Drucken mit Widerstandselementen kann die Anlagekraft des Thermodruckkopf 8 20 sowohl am Farbträgerband 22 als auch am Farbempfangselement 14 im Bereich von 0,45 kg bis 0,9 g (1 bis 2 lb.) pro linearem Zoll des Thermodruckkopfs liegen. Bei Thermodruckköpfen 20, die eine Länge von zwischen 20,3 cm und 25,4 cm (8 bis 10 Zoll) aufweisen, reichen die sich daraus ergebenden, auf die Schreibwalze 12 und die Druckmedien 14 und 22 wirkenden Kopfkräfte aus, im schlimmsten Fall eine Passerdifferenz zwischen aufeinanderfolgenden Bildschichten von 0,012 cm bis 0,05 cm (0,005 bis 0,020 Zoll) zu bewirken. Bei hochauflösendem Druck, bei dem die Heizelemente des Thermodruckkopfs 20 0,032 cm² (0,005 Zoll²) messen, stellt dies eine Pixel-Passerdifferenz in der Größenordnung von 1 bis 4 Pixeln dar. Bei manchen Anwendungen führt dies zu einer nicht akzeptablen Qualität des gedruckten Vollbildes.
Außerdem ist es bei Schreibwalzen 12 mit kleinem Durchmesser, bei denen der Außendurchmesser normalerweise zwischen 20 und 25 mm beträgt, nicht möglich, zur Vermeidung von Passerdifferenzen das Farbempfangselements 14 fest auf der Schreibwalze 12 aufzuspannen, weil die Höhe des zu druckenden fertigen Bildes größer ist als der Umfang der Schreibwalze 12. Wird das Farbempfangselement 14 zur Startposition eines Vollbildes in der Weise zurücktransportiert, daß die Schreibwalze 12 um denselben Drehwinkel zurückgedreht wird, um den sie beim Drucken einer der aufeinanderfolgenden Bildschichten gedreht wurde, so entsteht wegen der Nachgiebigkeit der Elastomerschicht 28 auf der Schreibwalze 12 normalerweise eine Passerdifferenz. Dabei ist zu bedenken, daß im Hinblick auf die Minimierung von Passerdifferenzen, die aus anderen Ursachen während des Rücktransports entstehen können, wenn der Thermodruckkopf 20 (durch nicht dargestellte Mittel) von den Druckmedien 14 und 22 abgehoben wird, das Farbempfangselement 14 stets in Reibungsanlage an der Schreibwalze 12 gehalten werden muß Durch diese Reibungsanlage wird ein etwaiger Schlupf zwischen dem Farbempfangselement 14 und der Schreibwalze 12 während des Rücktransports minimiert. Der ununterbrochene Reibungskontakt zwischen dem Farbempfangselement 14 und der Schreibwalze 12 wird durch Einsatz der Andruckrollen 16 und 18 erreicht, die beiderseits des Druck-"Spalts" angrenzend an den Thermodruckkopf 20 angeordnet sind.
Passerdifferenzen zwischen den Bildschichten lassen sich, wie bekannt, durch die Verwendung (nicht dargestellter) Rollen mit harter Oberfläche, die die Länge des Farbempfangselements 14 messen, im wesentlichen vermeiden. Derartige externe Rollen führen jedoch zu einem komplizierteren und teureren Kapstanantrieb im Drucker.
Fig. 2 zeigt eine geschnittene Vorderansicht entlang der strichpunktierten Linie 2-2 in Fig. 1, in der die Schreibwalze 12 sowie die zweiten Andruckrolle 18 gemäß der Erfindung ohne dazwischenliegendes Farbempfangselement 14 zu erkennen sind. In der dargestellten Stellung befinden sich die Schreibwalze 12 und die Andruckrolle 18 nicht im Druckbetrieb. Die dargestellte Schreibwalze 12 weist die entlang eines vorbestimmten Mittelabschnitts 42 (durch die lange horizontale Linie mit beidseitigen Pfeilen dargestellt) der Welle 26 vorgesehene Elastomerschicht 28 sowie mit der Welle 26 angrenzend an die gegenüberliegenden Enden der Elastomerschicht 28 verbundene erste und zweite starre zylindrische Abstandshalter 40 auf. Der Außenumfang der Abstandshalter 40 entspricht in Form und Durchmesser im wesentlichen dem Außenumfang der Elastomerschicht 28. Die Abstandshalter 40 bestehen aus einem geeigneten starren Material, zum Beispiel einem harten Kunststoff oder Metall. Die Welle 26 der Schreibwalze 12 ragt über die äußeren Ränder der ersten und zweiten Abstaridshalter 40 hinaus und kann an einem ihrer Enden mit (nicht dargestellten) Antriebsmitteln verbunden werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Andruckrolle 18 (und auch die Andruckrolle 16) einen starren zylindrischen Kern 30 mit sich gegenüberliegenden Endbereichen 32 kleineren Durchmessers (durch die horizontale Linie mit beidseitigen Pfeilen dargestellt) sowie ein jeweils an der Außenfläche der abgestuften Endbereiche 32 angebrachtes getrenntes Lagerelement 34. Der Kern 30 kann aus jedem geeigneten starren Material, zum Beispiel Metall, bestehen, das Lagerelement 34 aus jedem geeigneten starren Material, zum Beispiel einem harten Kunststoff oder Metall.
In dem außer Druckbetrieb befindlichen Zustand, in dem sich kein Farbempfangselement zwischen der Elastomerschicht 28 der Schreibwalze 12 und dem Kern 30 der Andruckrolle 18 befindet, drückt die vorgegebene Kraft F jedes der Lagerelemente 34 die Andruckrolle 18 radial gegen die Oberfläche der Schreibwalze 12. Die Außenfläche des Kerns 30 der Andruckrolle 18 ist auf den starren Abstandshaltern 40 geführt. Wenn die Elastomerschicht 28 den gleichen Durchmesset aufweist wie die Abstandshalter 40, liegt die Andruckrolle auch an der Elastomerschicht 28 an. Dabei versteht es sich, daß der starre zylindrische Kern 30 der Andruckrolle 12 auf beiden starren Abstandshaltern 40 beiderseits der Schreibwalze 12 geführt ist. Daher kann der Kern 30 die Elastomerschicht 28 im nicht im Druckbetrieb befindlichen Zustand, wenn die Schreibwalze 12 und die Andruckrolle sich nicht drehen, nicht zusammendrücken. Da die Andruckrolle die Elastomerschicht 28 nicht zusammendrückt, kann auch keine bleibende Verformung der Oberfläche der Elastomerschicht 28 und keine Vertiefung darin entstehen. Diese Ausbildung der Schreibwalze und Andruckrolle verhindert, daß später während des Druckens ein Bilddichteverlust auf dem Farbempfangselement 14 im Bereich der Vertiefung auftritt.
Betrachtet man nun Fig. 3, so ist dort eine entlang der strichpunktierten Linie 2-2 in Fig. 1 geschnittene Vorderansicht zu sehen, in der die Schreibwalze 12 und die zweite Andruckrolle 18 im Druckbetrieb mit dazwischenliegendem Farbempfangselement 14 dargestellt sind. Da die Schreibwalze und die Andruckrolle gemäß Fig. 3 der Schreibwalze 12 und der Andruckrolle 18 in Fig. 2 entsprechen, sind die entsprechenden Bereiche dieser Komponenten mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Das Farbempfangselement 14 weist eine beträchtliche Dicke von zum Beispiel 0,18 mm auf, so daß die Andruckrolle 18 beim Durchgang des Elements 14 zwischen der Andruckrolle 18 und der Elastomerschicht 28 von den Abstandshaltern 40 der Schreibwalze 12 abgehoben wird. Zu beachten ist, daß die Andruckrolle 18 nur während des Druckvorgangs auf das Farbempfangselement 14 drückt. Daher wird das Farbempfangselement 14 um einen vorgegebenen Betrag (zum Beispiel 50 bis 75 µm), der geringer sein muß als die Dicke des Elements 14, in die Elastomerschichtoberfläche hineingedrückt; man bezeichnet diesen Vorgang typischerweise als "Einsinken".
Erfindungsgemäß sollte das Farbempfangselement 14 bzw. das sonstige verwendete Printmedium eine beträchtliche Dicke aufweisen, die bei zwischen der Andruckrolle 18 und der Elastomerschicht 28 vorhandenem Farbempfangselement 14 einen geringen Spalt (von zum Beispiel 2,54 10&supmin;³ cm (ein Tausendstel eines Zoll) oder mehr) zwischen der Andruckrolle 18 (und entsprechend auch der Andruckrolle 16) und den Abstandshaltern 40 entstehen läßt. Bei einer zur Schreibwalze und Andruckrolle gemäß Fig. 2 und 3 alternativen Ausführungsform kann die Elastomerschicht 28 einen Außendurchmesser aufweisen, der etwas geringer ist (z.B. 13 µm) als der Außendurchmesser der Abstandshalter 40 (gemäß Fig. 5). Voraussetzung für die Erfindung ist, daß der Betrag des "Einsinkens" des Printmediums 14 in die Elastomerschicht 28 geringer sein muß als die Dicke des verwendeten Printmediums. Dadurch werden die Andruckrollen 16 und 18 bei zwischen der Elastomerschicht 28 und der Andruckrolle 16 bzw. 18 eingeführtem Printmedium geringfügig über die Abstandshalter 40 angehoben. Zu beachten ist, daß die auf die Lager 34 der Andruckrollen 16 und 18 ausgeübte Kraft sowie die axiale Nachgiebigkeit des für die Schicht 28 verwendeten Elastomers die "Einsinktiefe" des Printmediums 14 in die Elastomerschicht 28 bestimmen.
Das Aufbringen einer radialen Kraft auf die Lagerelemente 40 der Andruckrollen 16 und 18 in Richtung zur Schreibwalze 12 kann durch beliebige geeignete Mittel erfolgen. Eine erste Möglichkeit besteht zum Beispiel darin, an jedes der Lager 34 einen besonderen, flexiblen (nicht dargestellten) Metallbügel anzulegen, so daß das Lager 40 im Schlitz 36 radial in Richtung zur Schreibwalze 12 hin gedrückt wird. Zur Veränderung der Kraft dient bei einer ersten Möglichkeit eine (nicht dargestellte) Schraube, die drehbar in einer Halterung oberhalb des flexiblen Metallbügels angebracht ist und deren Ende an der Oberfläche des flexiblen Metallbügels zwischen dem Anlagepunkt mit dem Lager und dem am Druckergehäuse 38 befestigten gegenüberliegenden Ende angreift. Durch Drehen der Schraube in ihrer Halterung wird der Metallbügel stärker oder weniger stark gebogen (je nach Drehsinn der Schraube), und die auf das Lager 40 ausgeübte Kraft wird verändert. Eine zweite Möglichkeit besteht darin, einen Federdruck auf das Lager 40 derart auszuüben, daß radial in Richtung der Schreibwalze 12 eine Kraft ausgeübt wird, wobei Mittel zur Veränderung der durch die Feder auf das Lager 40 ausgeübten Kraft vorgesehen sind.
Die erfindungsgemäße, in Fig. 2 und 3 dargestellte Vorrichtung verhindert Passerdifferenzen zwischen mehreren Bildschichten, ohne daß hierzu externe Meßwalzen erforderlich sind. Außerdem erfordert die erfindungsgemäße Vorrichtung keine Mechanismen, die die Andruckrollen in Zeiten außerhalb des Druckbetriebs von der Schreibwalze abheben, um eine bleibende Verformung der Elastomerschicht 28 der Schreibwalze 12 zu verhindern. Außerdem wird durch den höheren, auf die Lager 40 ausgeübten Druck ein höherer Druck auf das Farbempfangselement 14 erreicht. Dieser höhere Druck auf das Farbempfangselement 14 führt zu einem wesentlich geringeren Schlupf zwischen der Elastomerschicht 28 und dem Farbempfangselement 14 während der Drehung sowohl der Schreibwalze als auch der Andruckrollen 16 und 18, was wiederum zu geringeren Passerdifferenzen zwischen mehreren Bildschichten führt. Ferner bewirkt die Verwendung starrer Abstandshalter 40 für die Anlage an beabstandeten Bereichen der Andruckrollen 16 und 18 außerhalb des Druckbetriebs, daß die Andruckrollen zu keinem Zeitpunkt in die Elastomerschicht 28 einsinken oder diese verformen. Damit werden Mechanismen zum Abheben der Andruckrollen 16 und 18 von der Schreibwalze 12 außerhalb des Druckbetriebes überflüssig.
Die erfindungsgemäße Konstruktion der Andruckrollen 16 und 18 und der Schreibwalze 12 berücksichtigt auch den sogenannten "Zwang zur Einhaltung enger Toleranzen". Denn bei der Konstruktion eines Mechanismus müssen oftmals sehr enge Toleranzen von wenigen Tausendstel eines Zoll (2,54 10&supmin;³ cm) an verschiedenen Stellen konstruktiv eingehalten werden. Derartig enge konstruktionsbedingte Toleranzen verursachen gewöhnlich sehr hohe Kosten, damit die Konstruktion ordnungsgemäß arbeitet. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion der Andruckrollen 16 und 18 und der Schreibwalze 12 wird die Notwendigkeit enger Toleranzen in und zwischen den verschiedenen Komponenten und Unterkomponenten vermieden. Die erfindungsgemäßen Andruckrollen- und Schreibwalzen-Konstruktionen ermöglichen daher den Zusammenbau ohne Rücksicht auf enge Toleranzen, so daß der ordnungsgemäße Betrieb ohne große Kosten erreicht wird.
Fig. 4 zeigt in einer geschnittenen Vorderansicht eine Schleiftechnik für die Oberflächenbehandlung der Außenfläche der Schreibwalze 12 gemäß Fig. 2 und 3. Bei der Herstellung werden die Abstandshalter zunächst in der Nähe der gegenüberliegenden Enden einer Welle oder eines Kerns 26 der Schreibwalze 12 fest montiert. Anschließend wird zur Ausbildung der Elastomerschicht 28 ein Elastomer zwischen den Abstandshaltern 40 um die Welle 26 herum aufgebracht. Normalerweise ist die Elastomerschicht so amorph, daß es schwierig ist, die Elastomerschicht von Anfang an mit der normalerweise erforderlichen Toleranz von 50 µm auf die Welle 26 aufzubringen. Daher muß die Außenfläche immer geschliffen werden.
Für das Schleifverfahren gemäß Fig. 4 ist eine besondere "Spitze" 50 mit einer Metallstange mit konischem Ende derart vorgesehen, daß das konische Ende fest in eine entsprechende konusförmige Vertiefung in der Mitte jedes der Enden der Welle 26 eingreift. Mit dieser Vorrichtung können die Spitzen 50 und die Welle 26 mit der darauf angebrachten Elastomerschicht 28 und den Abstandshaltern mit Hilfe (nicht dargestellter) Mittel gedreht werden. Auf einer Welle 54 eines Motors 56 sitzt eine Schleifscheibe 52. Mit Einschalten des Motors wird die Schleifscheibe 52 in einer Drehrichtung in Rotation versetzt, während die Schreibwalze 12 gleichzeitig durch (nicht dargestellte) Antriebsmittel in einer zweiten, normalerweise zur ersten Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung angetrieben wird. Während der Rotation der Schleifscheibe 52 und der Schreibwalze 12 wird die Schleifscheibe in Längsrichtung an der Schreibwalze 12 entlangbewegt, wodurch ein vorgegebener geringer Betrag von der Oberfläche der Schreibwalze abgetragen wird. Die Schleifscheibe wird entlang der Außenseite der Schreibwalze 12 vor- und zurückbewegt und bei jedem Durchgang schrittweise an die Schreibwalze angenähert, bis die Schreibwalze den gewünschten Außendurchmesser erreicht hat.
Zu beachten ist dabei, daß wenn für die Drehung der Schreibwalze 12 starre Spitzen 50 zur Positionierung der Welle 26 verwendet werden, die Schreibwalze normalerweise eine Taumelbewegung ausführt, weil die Spitzen nicht präzise im Mittelpunkt der Welle positioniert sind. Es hat sich gezeigt, daß die Schreibwalze 12 normalerweise nur sehr leicht mit einem Ausschlag von etwa 25 µm schlägt. Man nennt dies technisch den "unrunden Lauf der Maschine". Wegen des "unrunden Laufs der Maschine" wird durch den Schleifvorgang keine absolut konzentrische runde Oberfläche der Schreibwalze 12 erreicht. Stattdessen nimmt sie eine leicht eiförmige Gestalt an, wenn man einen Stirnbereich der Schreibwalze 12 betrachtet. Da die Schreibwalze 12 die beabstandeten Abstandshalter 40 und die Elastomerschicht 28 umfaßt, nehmen durch den Schleifvorgang sowohl die Abstandshalter als auch die Elastomerschicht die eiförmige Querschnittsgestalt an. Natürlich wirkt jeder der eiförmigen Abstandshalter 40 als Nockenoberfläche für die Andruckrollen 16 und 18. Da die Abstandshalter 40 gleichzeitig mit der Elastomerschicht 28 geschliffen werden, gibt die Nockenoberfläche der Abstandshalter 40 die Exzentrizität der Schreibwalze 12 wieder. Die Umfangslinie der Abstandshalter entspricht daher dem Umfangslinie der Elastomerschicht 28 um die Schreibwalze 12 herum.
Die Schreibwalze kann zum Beispiel auch dünne zylindrische Schalen und starre Torsionskupplungen umfassen. Die Schreibwalze kann in einer Druckvorrichtung, zum Beispiel einem Thermodrucker, eingesetzt sein, der eine elastomerbeschichtete Schreibwalze aufweist, deren Umfang kleiner ist als die Druckhöhe des auf dem Printmedium auszubildenden Bildes. Die Breite der Schreibwalze ist größer als die Breite des Printmediums. Die Schreibwalze umfaßt eine starre, mittlere, sich in Längsrichtung erstreckende Welle und sich gegenüberliegende Endbereiche. Die Endbereiche erstrecken sich jeweils von einem zugehörigen Ende der Schreibwalze aus unter die nächstgelegene Kante des Printmediums und weisen Mittel auf, mit denen ein anliegendes Printmedium mit der Drehung der Welle gekoppelt werden kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Kopplungsmittel aus einer nicht elastomeren, dünnwandigen Schale, die entweder nahe der Oberfläche der Schreibwalze angeordnet ist oder aber an der Oberfläche der Schreibwalze angeordnet und mit einer Schicht feiner Partikel versehen ist. Die dünnwandigen Schalen sind jeweils über ein starres Torsionskupplungselement ähnlich den erfindungsgemäßen Abstandshaltern 40 fest mit der Welle verbunden.

Claims

1. Drucker zum Erzeugen eines Vollbildes auf einem Printmedium mit

- einer drehbaren, zylindrischen Schreibwalze (12) mit (a) einer zylindrischen&sub1; aus einem biegesteifen Material bestehenden und sich entlang der Längsachse der Walze erstreckenden Welle (26), (b) einer zylindrischen Elastomerschicht (28) von im wesentlichen gleichmäßiger Dicke und einer vorgegebenen axialen Nachgiebigkeit, die um einen Mittelabschnitt der Welle (26) aufgebracht ist, um das mit ihrer Oberfläche in Berührung befindliche Printmedium, auf dem das Vollbild erzeugt werden soll, abzustützen, wobei die Breite des Printmediums geringer als die des Mittelabschnitts der Welle ist, (c) einem ersten, zylinderförmigen, aus einem unnachgiebigen Material bestehenden Abstandshalter, der mit der Welle (26) und der einen Stirnseite der Elastomerschicht (28) fest verbunden ist, und (d) einem zweiten, zylinderförmigen, aus einem unnachgiebigen Material bestehenden Abstandshalter, der mit der Welle (26) und der anderen Stirnseite der Elastomerschicht (28) fest verbunden ist, wobei der erste und zweite Abstandshalter (40) einen Durchmesser aufweist, der zumindest dem Durchmesser der einen bzw. anderen Stirnseite der Elastomerschicht (28) entspricht;

- einem Druckerqehäuse (38), das eine erste und eine davon beabstandete zweite Lagerführung aufweist; und

- mindestens einer drehbaren, zylindrischen Andruckrolle (16, 18), wobei jede Andruckrolle (16, 18) aus unnachgiebigem Material besteht und eine im wesentlichen parallel zur Längsachse der Walze (12) angeordnete Längsachse besitzt und (a) ein erstes und zweites, am ersten bzw. zweiten Ende der Andruckrolle (16, 18) angeordnetes Lager (34) aufweist, die in der ersten bzw. zweiten Führung des Druckergehäuses geführt sind, und (b) Mittel aufweisen, die die Andruckrollen (16, 18) im wesentlichen radial in Richtung der Oberfläche der Walze (12) und somit gegen die Oberfläche des ersten und zweiten Abstandshalters (40) drücken, so daß bei nicht vorhandenem Printmedium ein Zusammendrücken der Elastomerschicht (28) vermieden wird und die bei zwischen der Andruckrolle (16, 18) und dem Mittelabschnitt der Elastomerschicht vorhandenem Printmedium die Andruckrollen ausschließlich gegen das Printmedium drücken.

2. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der Walze (12) kürzer als die Höhe eines auf dem Printmedium zu erzeugenden Bildes ist.

3. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Elastomerschicht (28) dem jeweiligen Durchmesser des ersten bzw. zweiten Abstandshalters (40) entspricht.

4. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- der Durchmesser der Elastomerschicht (28) kleiner als der jeweilige Durchmesser des ersten bzw. zweiten Abstandshalters (40) ist; und

- die Differenz zwischen dem Durchmesser der Elastomerschicht (28) und dem der ersten und zweiten Abstandshalter (40) kleiner als die Dicke des verwendeten Printmediums ist, so daß bei zwischen der Andruckrolle (16, 18) und dem Mittelabschnitt der Elastomerschicht (28) vorhandenem Printmedium die Andruckrolle (16, 18) von den Abstandshaltern (40) abgehoben wird.

5. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft der die Andruckrollen (16, 18) an die Oberfläche der Walze (12) drückenden Mittel variabel ist.

6. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- sich die Welle der Walze (12) über den ersten und zweiten Abstandshalter hinaus erstreckt; und

- der Drucker ein Antriebsmittel aufweist, das mit der Welle (26) der Walze (12) zum Drehen der Walze um jeweils vorbestimmte Winkelbeträge verbunden ist.

7. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Thermodruckkopf (20) aufweist, der eine Vielzahl von in einer vorgegebenen Weise angeordneten Heizelementen aufweist, die das auf der Walze befindliche Printmedium während des Druckvorgangs berühren.

8. Drucker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Antriebsmittel (50) aufweist, das mit der Welle der Walze zum Drehen der Walze um jeweils vorbestimmte Winkelbeträge verbunden ist.

9. Drucker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der Walze (12) kürzer als die Höhe eines auf dem Printmedium zu erzeugenden Bildes ist.

10. Drucker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Elastomerschicht (28) dem jeweiligen Durchmesser des ersten bzw. zweiten Abstandshalters (40) genau entspricht.

11. Drucker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Differenz zwischen dem Durchmesser der Elastomerschicht (28) und dem des ersten und zweiten Abstandshalters (40) kleiner als die Dicke des verwendeten Printmediums ist, so daß bei zwischen der Andruckrolle (16, 18) und dem Mittelabschnitt der Elastomerschicht (28) vorhandenem Printmedium die Andruckrolle (16, 18) von den Abstandshaltern (40) abgehoben wird.

12. Drucker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft der die Andruckrollen (16, 18) an die Oberfläche der Walze (12) drückenden Mittel variabel ist.

13. Drucker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß